快開(kāi)門(mén)式壓力容器安全聯(lián)鎖裝置的設(shè)計(jì)策略

徐建軍，石 巍

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 鹽城分院，江蘇 鹽城 224000）

0 引言

快開(kāi)門(mén)式壓力容器指的是容器進(jìn)出口的端蓋或封頭與設(shè)備主體間帶有相互嵌套的快速密封聯(lián)鎖裝置。快開(kāi)門(mén)壓力容器由于其開(kāi)啟與閉合的時(shí)間較短，且裝卸極為便利，在一些需要頻繁間歇式生產(chǎn)的壓力設(shè)備被廣泛使用。雖然快開(kāi)門(mén)式壓力容器的優(yōu)點(diǎn)眾多，但其缺點(diǎn)也較為明顯，在缺乏安全管理的情況下，容易引發(fā)爆炸事故，不僅會(huì)給企業(yè)造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致操作人員面臨生命安全的危險(xiǎn)。因此，在快開(kāi)門(mén)式壓力容器使用的過(guò)程中，不僅要做好設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)，尤其要重視快開(kāi)門(mén)聯(lián)鎖裝置的日常維護(hù)和檢查工作，要充分重視快開(kāi)門(mén)的安全使用，同時(shí)也要選取更為安全的快開(kāi)門(mén)式壓力容器安全聯(lián)鎖裝置。

1 相關(guān)法規(guī)對(duì)快開(kāi)門(mén)安全聯(lián)鎖裝置的要求

在“固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程”里，對(duì)快開(kāi)門(mén)聯(lián)鎖裝置有明確的要求，設(shè)計(jì)快開(kāi)門(mén)壓力容器時(shí)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置安全聯(lián)鎖裝置，并且對(duì)其使用環(huán)境、校驗(yàn)周期、校驗(yàn)方法等使用技術(shù)要求作出規(guī)定，快開(kāi)門(mén)聯(lián)鎖裝置要做到，當(dāng)快開(kāi)門(mén)達(dá)到預(yù)定關(guān)閉部位，方能升壓運(yùn)行；當(dāng)壓力容器的內(nèi)部壓力完全釋放，方能打開(kāi)快開(kāi)門(mén)。同時(shí)，企業(yè)要按照設(shè)計(jì)規(guī)定保證裝置的使用環(huán)境滿(mǎn)足要求，并定期由持證人員對(duì)聯(lián)鎖裝置進(jìn)行校驗(yàn)。堅(jiān)決杜絕無(wú)證人員的上崗，以及不按規(guī)程操作快開(kāi)門(mén)裝置的行為[1]。

2 常見(jiàn)快開(kāi)門(mén)裝置的結(jié)構(gòu)形式

快開(kāi)門(mén)壓力容器的結(jié)構(gòu)形式很多，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)自身行業(yè)的特點(diǎn)選擇適合的快開(kāi)門(mén)形式。

（1）齒嚙式快開(kāi)門(mén)

齒嚙式快開(kāi)門(mén)主要是由封頭、法蘭和筒體等幾個(gè)部分組成。比起其他的快開(kāi)門(mén)裝置在開(kāi)啟與閉合所花費(fèi)的時(shí)間上要更短。因其有著眾多的優(yōu)點(diǎn)，被用在了許多的設(shè)備上。壓力容器齒嚙式快開(kāi)門(mén)的優(yōu)點(diǎn)眾多，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)際操作較為方便。但是由于其需要頻繁的進(jìn)行開(kāi)合操作，需要承受關(guān)閉、升壓、升溫、降壓的過(guò)程所帶來(lái)的磨損，因此，齒嚙式快開(kāi)門(mén)裝置容易在頻繁作業(yè)中出現(xiàn)損壞。對(duì)此，在購(gòu)置齒嚙式快開(kāi)門(mén)的裝置時(shí)，廠家需要選取價(jià)格更為昂貴，耐磨損、耐腐蝕不易損壞的裝置[2]。

（2）壓緊式快開(kāi)門(mén)

在壓緊式快開(kāi)門(mén)的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，主要是采用聯(lián)鎖裝置施加的預(yù)緊力來(lái)抵抗該裝置內(nèi)部的壓力作用，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)封閉的效果。通常在滅菌器，消毒柜等設(shè)備上會(huì)用到。由于該裝置主要是通過(guò)裝置外面的旋轉(zhuǎn)支撐架來(lái)實(shí)現(xiàn)壓緊的效果，故其能夠承受的實(shí)際工作壓力不高，且在開(kāi)啟的時(shí)候速度較慢，無(wú)法做到快速開(kāi)啟與閉合。

（3）卡箍式快開(kāi)門(mén)

在該快開(kāi)門(mén)裝置當(dāng)中，裝置的上面與下面的法蘭之間并沒(méi)有合齒，因此，該裝置在開(kāi)啟與閉合操作的過(guò)程當(dāng)中，需要依靠法蘭外側(cè)的卡箍來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)合。這一類(lèi)設(shè)備主要是應(yīng)用在立式染色機(jī)以及收發(fā)球筒等當(dāng)中。該裝置的加工較為簡(jiǎn)單，且開(kāi)啟的速度較快，在使用時(shí)能夠較好地滿(mǎn)足企業(yè)的需求。由于裝置內(nèi)部的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，導(dǎo)致在使用的過(guò)程當(dāng)中容易出現(xiàn)損壞，其次在密封性能上有所不足，可靠性較差。

（4）平移式快開(kāi)門(mén)

這類(lèi)裝置大多應(yīng)用在小型硫化罐當(dāng)中，通過(guò)結(jié)合氣缸推動(dòng)封頭的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)的操作。在進(jìn)行開(kāi)啟與關(guān)閉的操作過(guò)程當(dāng)中，這類(lèi)設(shè)備啟閉較為平穩(wěn)，機(jī)械化程度較高，在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中需要涉及較多的零件，導(dǎo)致占地面積較大，制造成本較高。

3 快開(kāi)門(mén)式壓力容器使用特點(diǎn)

（1）快開(kāi)門(mén)式壓力容器使用較為便捷，結(jié)構(gòu)比標(biāo)準(zhǔn)的螺栓法蘭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，特別更有助于物料的進(jìn)出，因此，快開(kāi)門(mén)式壓力容器常用在需要頻繁進(jìn)行啟閉操作的場(chǎng)合[3]。

（2）快開(kāi)門(mén)式壓力容器的使用工況相對(duì)而言較為固定。

（3）快開(kāi)門(mén)式壓力容器的事故發(fā)生率普遍較高，而且一旦發(fā)生事故引起的后果也極為嚴(yán)重。

（4）快開(kāi)門(mén)式壓力容器的安全使用關(guān)鍵在于快開(kāi)門(mén)裝置的設(shè)置上，統(tǒng)計(jì)歷年所發(fā)生的快開(kāi)門(mén)式壓力容器事故，安全聯(lián)鎖裝置其功能失效是導(dǎo)致安全事故頻繁發(fā)生的重要原因。

4 使用當(dāng)中常見(jiàn)的問(wèn)題

（1）快開(kāi)門(mén)聯(lián)鎖保護(hù)裝置本身有著固有的缺陷

首先是目前沒(méi)有針對(duì)快開(kāi)門(mén)聯(lián)鎖裝置進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范，沒(méi)有制定較為完善的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致安全聯(lián)鎖功能參差不齊，而且安全聯(lián)鎖裝置當(dāng)中的電子器件的質(zhì)量也無(wú)法保證；其次是出于成本的考慮，部分小型快開(kāi)門(mén)壓力容器出廠的時(shí)候并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)配置快開(kāi)門(mén)聯(lián)鎖保護(hù)裝置，缺少了專(zhuān)門(mén)的聯(lián)鎖保護(hù)裝置加大了使用過(guò)程當(dāng)中的安全風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)前的快開(kāi)門(mén)安全聯(lián)鎖裝置開(kāi)啟時(shí)無(wú)法對(duì)其內(nèi)部余壓數(shù)值進(jìn)行界定，因此，在實(shí)際操作的過(guò)程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)帶壓開(kāi)啟裝置，從而引發(fā)安全事故的現(xiàn)象[4]。

（2）快開(kāi)門(mén)聯(lián)鎖裝置失效

快開(kāi)門(mén)聯(lián)鎖裝置失效的原因主要有四種情況，第一是鎖死裝置失效，比如，在裝置當(dāng)中的傳壓管出現(xiàn)了堵塞的情況，導(dǎo)致聯(lián)鎖裝置出現(xiàn)壓力數(shù)值的時(shí)候，無(wú)法有效感知該壓力從而未能伸出插銷(xiāo)，引起鎖死的情況發(fā)生；第二是鎖死裝置的強(qiáng)度達(dá)不到要求，比如插銷(xiāo)受到外力的影響被強(qiáng)力扭斷[5]，在安裝聯(lián)鎖裝置時(shí)，由于插銷(xiāo)的位置沒(méi)有嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行安裝，導(dǎo)致了插銷(xiāo)的受力狀況較差，在實(shí)際操作過(guò)程中也容易引起扭斷；第三是壓力傳感器靈敏度不足，在容器有一定的余壓狀態(tài)下，鎖死裝置容易出現(xiàn)脫離的情況；第四是鎖死裝置在使用的過(guò)程中還存在被人為拆除現(xiàn)象[6]。

（3）機(jī)械疲勞損傷

機(jī)械疲勞損傷是由于裝置的釜蓋被頻繁地進(jìn)行開(kāi)閉操作，且操作過(guò)程極為粗暴，沒(méi)有按照相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行操作，極易對(duì)開(kāi)門(mén)聯(lián)鎖裝置造成嚴(yán)重?fù)p壞。其次，快開(kāi)門(mén)壓力容器在實(shí)際作操作過(guò)程當(dāng)中，因其需要承受一定的壓力，且溫度循環(huán)變化，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中對(duì)于應(yīng)力比較集中的部位容易出現(xiàn)裂紋，進(jìn)而導(dǎo)致聯(lián)鎖裝置的破壞。

（4）無(wú)證上崗

首先，許多企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者會(huì)更注重生產(chǎn)，重視企業(yè)的產(chǎn)量和利潤(rùn)，而忽視安全生產(chǎn)，對(duì)于快開(kāi)門(mén)式壓力容器的安全使用并沒(méi)有高度的重視，在聘用員工的時(shí)候，出于成本的考慮會(huì)選擇一些成本更低的勞動(dòng)力，如文化程度較低且無(wú)證上崗；其次，還有一些規(guī)模較小的企業(yè)，為了能夠進(jìn)一步壓縮企業(yè)的成本，加大利潤(rùn)的空間，會(huì)選擇讓操作人員同時(shí)兼責(zé)多個(gè)崗位，既要負(fù)責(zé)快開(kāi)門(mén)式壓力容器裝置的操作，還要負(fù)責(zé)企業(yè)的其他事務(wù)，在這種“兼顧”行為的情況下，很容易會(huì)出現(xiàn)顧此失彼的情況，進(jìn)一步加大了安全事故發(fā)生概率；另外，快開(kāi)門(mén)式壓力容器操作專(zhuān)業(yè)安全培訓(xùn)較少，一方面是這類(lèi)培訓(xùn)需要的費(fèi)用較高，另一方面是培訓(xùn)的人數(shù)較少，舉辦難度較大[7]。

（5）廠房布局設(shè)計(jì)不合理

目前存在著一些廠房設(shè)計(jì)、設(shè)備布置不合理的情況，因廠房?jī)?nèi)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致車(chē)間通風(fēng)采光的條件較差，車(chē)間布置設(shè)備較多且不夠合理導(dǎo)致操作間距較小，操作人員可移動(dòng)的位置極為狹窄，這種情況在一些小化工廠當(dāng)中較為常見(jiàn)[7]；由于操作空間較小，加大了工作人員的操作難度，同時(shí)也埋下了一定的安全隱患。

5 使用安全的注意事項(xiàng)

（1）制定規(guī)范的設(shè)備管理制度

首先，對(duì)于特種設(shè)備設(shè)備使用單位要按照相關(guān)規(guī)范制定壓力容器的維護(hù)保養(yǎng)制度，通過(guò)完善的維護(hù)保養(yǎng)制度來(lái)進(jìn)一步防止設(shè)備的損壞，提高設(shè)備的使用壽命，其次，還要制定設(shè)備運(yùn)行記錄的制度，要做好日常運(yùn)行記錄，及時(shí)地掌握設(shè)備運(yùn)行的具體情況，通過(guò)對(duì)運(yùn)行記錄分析，判斷設(shè)備運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，還需要建立專(zhuān)門(mén)的人員管理制度，對(duì)于快開(kāi)門(mén)式壓力容器操作，需要由熟悉操作規(guī)程且工作責(zé)任心強(qiáng)的持證操作人員進(jìn)行。

（2）強(qiáng)化設(shè)備定期檢驗(yàn)、年度檢查的制度的執(zhí)行

首先，在對(duì)快開(kāi)門(mén)壓力容器定期檢驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中，檢驗(yàn)人員需要了解設(shè)備的相關(guān)情況，根據(jù)不同聯(lián)鎖裝置形式制定有針對(duì)性的合理的檢驗(yàn)方案，同時(shí)在檢驗(yàn)工作的開(kāi)展中，還需要針對(duì)實(shí)際的情況不斷完善與優(yōu)化檢驗(yàn)方案；其次，在快開(kāi)門(mén)聯(lián)鎖裝置的檢驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中，需要重點(diǎn)針對(duì)快開(kāi)門(mén)聯(lián)鎖裝置的功能進(jìn)行核查，檢查其功能是否與《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》要求相符合，對(duì)于不符合的情況要及時(shí)進(jìn)行整改。在檢驗(yàn)過(guò)程中，還需要對(duì)快開(kāi)門(mén)關(guān)閉時(shí)的齒嚙裝置的狀態(tài)進(jìn)行查看，檢查其是否完全粘合到位，安全插銷(xiāo)是否能夠順暢插入與退出，核查快開(kāi)門(mén)是否能夠靈活的開(kāi)啟與閉合；由于快開(kāi)門(mén)的頻繁開(kāi)啟，容易導(dǎo)致容器因疲勞載荷而出現(xiàn)損傷的情況，必要時(shí)還要對(duì)快開(kāi)門(mén)壓力容器進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，尤其需要擴(kuò)大應(yīng)力集中部位的表面無(wú)損檢測(cè)的比例，對(duì)于所發(fā)現(xiàn)的表面裂紋需要及時(shí)采取打磨處理的方式，對(duì)于深度較深的裂紋還應(yīng)當(dāng)要進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐谘a(bǔ)修理，及時(shí)消除隱患，延長(zhǎng)裝置的使用年限[8]。

（3）加大宣傳教育的力度

由于許多企業(yè)對(duì)于快開(kāi)門(mén)壓力容器容易發(fā)生安全事故的認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致對(duì)快開(kāi)門(mén)壓力容器安全使用不夠重視。因此，相關(guān)的管理部門(mén)需要高度重視，加強(qiáng)快開(kāi)門(mén)壓力容器使用管理的宣傳教育。首先，要求企業(yè)必須聘用持證人員上崗，加大檢查力度，對(duì)于沒(méi)有按照相關(guān)規(guī)定聘用持證人員的企業(yè)，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的處罰；其次，需要加強(qiáng)對(duì)企業(yè)與操作管理人員的宣傳，讓其充分的了解到快開(kāi)門(mén)壓力容器事故的嚴(yán)重性，提高他們對(duì)于高危設(shè)備使用中的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，普及相關(guān)的安全操作知識(shí)，確保操作人員按照相關(guān)的操作規(guī)程規(guī)范操作。

（4）優(yōu)化企業(yè)培訓(xùn)制度

基于快開(kāi)門(mén)壓力容器的特殊性，大部分企業(yè)實(shí)際專(zhuān)責(zé)操作快開(kāi)門(mén)壓力容器的員工數(shù)量并不多，定期組織專(zhuān)門(mén)的培訓(xùn)效果并不理想，建議企業(yè)可以通過(guò)采取師徒制方式來(lái)培養(yǎng)人才，讓企業(yè)有豐富經(jīng)驗(yàn)的老員工作為師傅，帶領(lǐng)年輕的員工進(jìn)行學(xué)習(xí)。一是學(xué)習(xí)相關(guān)的理論知識(shí)，二是通過(guò)實(shí)際操作，傳授實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)穿幫帶，來(lái)傳承設(shè)備的操作要領(lǐng)和一絲不茍的工作作風(fēng)，當(dāng)然，還需要制定完善的制度，明確各自的職責(zé)，把傳幫帶的好傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大，對(duì)于表現(xiàn)好的師傅與徒弟，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)[9]。

6 快開(kāi)門(mén)式壓力容器安全聯(lián)鎖裝置的設(shè)計(jì)案例分析

考慮到大部分的快開(kāi)門(mén)式壓力容器安全爆炸事故，都是與安全聯(lián)鎖裝置失效有關(guān)，因此在設(shè)計(jì)安全聯(lián)鎖裝置的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)在最大程度上通過(guò)聯(lián)鎖裝置保證快開(kāi)門(mén)式壓力容器的安全性，對(duì)此，可以設(shè)計(jì)為雙插銷(xiāo)式快開(kāi)門(mén)安全聯(lián)鎖裝置。在該裝置設(shè)計(jì)手動(dòng)、自動(dòng)兩個(gè)插銷(xiāo)，手動(dòng)插銷(xiāo)與自動(dòng)插銷(xiāo)并聯(lián)安裝，兩個(gè)插銷(xiāo)都能控制機(jī)構(gòu)如圖1、圖2所示。

圖1 手動(dòng)插銷(xiāo)控制機(jī)構(gòu)示意圖

圖2 自動(dòng)插銷(xiāo)控制機(jī)構(gòu)示意圖

通過(guò)手動(dòng)插銷(xiāo)控制機(jī)構(gòu)的方式，能夠?qū)毫θ萜鬟M(jìn)氣閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉進(jìn)行有效控制。當(dāng)快開(kāi)門(mén)進(jìn)行合攏旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，嚙齒進(jìn)行嚙合，插銷(xiāo)控制機(jī)構(gòu)中的手動(dòng)插銷(xiāo)插入到插板當(dāng)中，此時(shí)手動(dòng)插銷(xiāo)進(jìn)入到閥門(mén)的啟閉機(jī)構(gòu)當(dāng)中，開(kāi)啟進(jìn)氣閥門(mén)，壓力容器進(jìn)行升壓動(dòng)作。當(dāng)升壓動(dòng)作開(kāi)始之后，設(shè)備將會(huì)進(jìn)入到“有壓”的狀態(tài)中，在這種情況下自動(dòng)插銷(xiāo)受到壓力的作用從而進(jìn)入到插板當(dāng)中，此時(shí)快開(kāi)門(mén)無(wú)法開(kāi)啟，這樣就保證了有壓狀態(tài)下，快開(kāi)門(mén)的安全。

當(dāng)裝置處于保壓或者是降壓的時(shí)候，不需要開(kāi)啟進(jìn)氣閥，則可以拔出手動(dòng)插銷(xiāo)，手動(dòng)插銷(xiāo)的離開(kāi)會(huì)帶動(dòng)進(jìn)氣閥門(mén)內(nèi)部的機(jī)構(gòu)，起到關(guān)閉進(jìn)氣閥門(mén)作用。此時(shí)，由于裝置內(nèi)部存在壓力，手動(dòng)插銷(xiāo)已經(jīng)拔出來(lái)后，自動(dòng)插銷(xiāo)會(huì)因?yàn)槠溲b置內(nèi)部還存在壓力，而牢牢地插在插板內(nèi)，快開(kāi)門(mén)無(wú)法開(kāi)啟，從而防止因操作失誤導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。因此，只有當(dāng)壓力容器內(nèi)部的壓力完全釋放出來(lái)以后，自動(dòng)插銷(xiāo)會(huì)在彈簧的作用下自動(dòng)彈出插板，此時(shí)裝置的門(mén)方可打開(kāi)。

7 結(jié)論

當(dāng)前的快開(kāi)門(mén)式壓力容器因其獨(dú)特的特點(diǎn)受到了許多企業(yè)的廣泛應(yīng)用，但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中由于快開(kāi)門(mén)式壓力容器自身的缺點(diǎn)，導(dǎo)致發(fā)生了較多的事故。為了能夠有效地防止事故的發(fā)生，首先，需要企業(yè)加強(qiáng)安全管理，嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，同時(shí)，快開(kāi)門(mén)壓力容器操作人員要經(jīng)過(guò)相關(guān)培訓(xùn)并取得上崗證書(shū)；其次要注重定期檢驗(yàn)工作，制定有針對(duì)性的檢驗(yàn)方案，尤其要重視對(duì)聯(lián)鎖裝置的檢查，還要制定完善的設(shè)備管理制度，通過(guò)執(zhí)行完善的制度規(guī)定來(lái)確保設(shè)備的安全使用，提高其使用年限。考慮到當(dāng)前的快開(kāi)門(mén)式壓力容器爆炸事故當(dāng)中，大多都是以安全聯(lián)鎖裝置有關(guān)，對(duì)此，需要對(duì)安全聯(lián)鎖裝置進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，雙插銷(xiāo)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了快開(kāi)門(mén)安全聯(lián)鎖裝置的安全性，確保企業(yè)的生產(chǎn)順利進(jìn)行。